Storia dei MIPs

Le tecniche bioanalitiche utilizzate comunemente impiegano anticorpi, enzimi e recettori per il riconoscimento di molecole presenti anche in piccole concentrazioni all'interno di matrici complesse.
L'uso di queste sostanze va però incontro a diversi problemi: sono molecole poco stabili, la densità dei siti di legame disponibili è molto bassa, è molto difficile rigenerare l’affinità una volta ottenuto il riconoscimento molecolare e spesso è difficile produrre una specificità verso determinati analiti o impedire l’accesso ai siti di legame ad altre sostanze.
Da qui l’idea di produrre sinteticamente molecole a basso peso molecolare in grado di realizzere un riconoscimento molecolare selettivo.

I primi studi sui meccanismi di stampo molecolare furono compiuti da Dickey, Wulff, Shea, Mosbach e altri a partire dai primi anni '70.
L’intuizione di Dickey fu quella di produrre un adsorbente con una struttura solida da sviluppare in presenza di un determinato composto in modo che, una volta rimosso, fosse in grado di rilegare selettivamente la stessa molecola utilizzata come stampo.
Venne studiato il comportamento di una soluzione di silicati acidificati in presenza di un colorante (methylorange). Dopo aver lasciato asciugare il gel e aver eluito con lo stesso colorante verificarono che il riconoscimento era più del doppio di quello ottenuto con un altro colorante simile (ethylorange) utilizzato come riferimento.

Nel 1977 Wulff e i suoi collaboratori misero a punto la prima tecnica per lo stampo molecolare covalente: produssero un complesso covalente di p-vinylbenzeneboronic/acido 4-nitrophenyl-a-mannopyranoside (2:1) da usare come stampo e utilizzarono metil metacrilato ed etilene dimetacrilato come crosslinkers. Dopo la polimerizzazione il polimero venne rotto e l’acido 4-nitrophenyl-a-mannopyranoside rimosso. Il polimero risultante era in grado di legare selettivamente lo zucchero. Il complesso coniugato, imprigionato nel polimero, aveva prodotto uno stampo in grado di riconoscere selettivamente la molecola templante.

Nel 1981 Mosbach e i suoi collaboratori dimostrarono che il legame covalente tra gruppo funzionale e templante non era strettamente necessario nel processo di sintesi del polimero, ma che era sufficiente l’istaurarsi di interazioni non covalenti. In questo modo, mescolando i reagenti nella miscela di reazione, si venivano a formare spontaneamente delle interazioni non-covalenti. La polimerizzazione avveniva lo stesso con risultati soddisfacenti, più velocemente e in modo più semplice.

I vantaggi dello stampo covalente (la sua estrema precisione) e dello stampo non-covalente (la velocità nel formare e rompere i legami con lo stampo) vennero in seguito combinati da Whitcombe e dai suoi collaboratori (1995) per la sintesi di polimeri per il colesterolo. Utilizzarono lo stampo covalente per la sintesi del polimero e lo stampo non-covalente per il meccanismo di riconoscimento, in modo da superare uno dei principali difetti della tecnica dello stampo covalente, la lentezza della formazione del legame e del rilascio del molecola stampo.

Uno dei primi a descrivere l'impiego dei MIPs come adsorbenti nelle tecniche di Estrazione in Fase Solida (SPE) fu Sellergren che utilizzò questi polimeri per la determinazione delle pentamidine nelle urine.
Le prime applicazioni dei MIPs nelle tecniche di estrazione in fase solida in campo ambientale sono invece opera di Matsui che ha utilizzato i polimeri a stampo molecolare per il riconoscimento selettivo di atrazina e simazina nei campioni di acqua.

Oggi i MIPs sono una valida alternativa all'uso di anticorpi nelle tecniche di analisi basate sull’ immunoaffinità, possono sostituire gli immunoadsorbenti nella cromatografia per affinità o possono essere utilizzati anche solo per aumentare la selettività dell’SPE.

Fonti
- Non Covalent molecular imprinting: antibody-like molecular recognition in polimeric network materials
di Borje Sellergren - Trends in Analytical Chemistry, vol.16, n°6, 1997 -
- Molecular Imprinting. From fondumentals to applications
di M.Komiyama, T.Takeuchi, T.Mukawa e H.Asanuma - ed. Wiley VCH -